Composants du chauffage domestique moderne. Systèmes de chauffage modernes

Le bon choix, une conception compétente et une installation de haute qualité d'un système de chauffage sont la clé de la chaleur et du confort dans la maison tout au long de la saison de chauffage. Le chauffage doit être de haute qualité, fiable, sûr et économique. Pour choisir le bon système de chauffage, vous devez vous familiariser avec leurs types, leurs caractéristiques d'installation et le fonctionnement des appareils de chauffage. Il est également important de considérer la disponibilité et le coût du carburant.

Types de systèmes de chauffage modernes

Un système de chauffage est un complexe d'éléments utilisés pour chauffer une pièce : une source de chaleur, des canalisations, des appareils de chauffage. La chaleur est transférée à l'aide d'un liquide de refroidissement - un milieu liquide ou gazeux : eau, air, vapeur, produits de combustion de carburant, antigel.

Les systèmes de chauffage des bâtiments doivent être sélectionnés de manière à obtenir un chauffage de la plus haute qualité tout en maintenant une humidité de l'air confortable pour l'homme. Selon le type de liquide de refroidissement, on distingue les systèmes suivants :

• air;
• eau;
• vapeur;
• électrique;
• combiné (mélangé).

Les appareils de chauffage pour les systèmes de chauffage sont :

• convectif;
• radiant;
• combiné (convectif-radiant).

Schéma d'un système de chauffage à circulation forcée à deux tuyaux

Les éléments suivants peuvent être utilisés comme source de chaleur :

• charbon;
• bois de chauffage;
• électricité;
• briquettes – tourbe ou bois ;
• l'énergie du soleil ou d'autres sources alternatives.

L'air est chauffé directement à partir de la source de chaleur sans utiliser de liquide de refroidissement intermédiaire, liquide ou gazeux. Les systèmes sont utilisés pour chauffer de petites maisons privées (jusqu'à 100 m²). L'installation d'un chauffage de ce type est possible aussi bien lors de la construction d'un bâtiment que lors de la reconstruction d'un bâtiment existant. La source de chaleur est une chaudière, un élément chauffant ou un brûleur à gaz. La particularité du système est qu'il ne s'agit pas seulement de chauffage, mais aussi de ventilation, puisque l'air intérieur de la pièce et l'air frais provenant de l'extérieur sont chauffés. Les flux d'air pénètrent par une grille d'admission spéciale, sont filtrés, chauffés dans un échangeur de chaleur, après quoi ils traversent des conduits d'air et sont distribués dans la pièce.

Les niveaux de température et de ventilation sont contrôlés à l'aide de thermostats. Les thermostats modernes vous permettent de prédéfinir un programme de changements de température en fonction de l'heure de la journée. Les systèmes fonctionnent également en mode climatisation. Dans ce cas, les flux d’air sont dirigés vers des refroidisseurs. S'il n'est pas nécessaire de chauffer ou de refroidir la pièce, le système fonctionne comme un système de ventilation.

Schéma d'un appareil de chauffage à air dans une maison privée

L'installation d'un chauffage à air est relativement coûteuse, mais son avantage est qu'il n'est pas nécessaire de réchauffer le liquide de refroidissement intermédiaire et les radiateurs, ce qui permet une économie de carburant d'au moins 15 %.

Le système ne gèle pas, réagit rapidement aux changements de température et réchauffe la pièce. Grâce aux filtres, l'air pénètre dans les locaux déjà purifié, ce qui réduit le nombre de bactéries pathogènes et contribue à créer des conditions optimales pour maintenir la santé des personnes vivant dans la maison.

L’inconvénient du chauffage à l’air est l’assèchement de l’air et la combustion de l’oxygène. Le problème peut être facilement résolu en installant un humidificateur spécial. Le système peut être amélioré pour économiser de l'argent et créer un microclimat plus confortable. Ainsi, le récupérateur chauffe l'air entrant au détriment de l'air évacué à l'extérieur. Cela vous permet de réduire les coûts énergétiques pour le chauffer.

Un nettoyage et une désinfection supplémentaires de l'air sont possibles. Pour ce faire, en plus du filtre mécanique inclus dans l'emballage, des filtres fins électrostatiques et des lampes ultraviolettes sont installés.

Chauffage à air avec appareils supplémentaires

Chauffage à l'eau

Il s'agit d'un système de chauffage fermé, il utilise de l'eau ou de l'antigel comme liquide de refroidissement. L'eau est fournie par des tuyaux depuis la source de chaleur jusqu'aux radiateurs de chauffage. Dans les systèmes centralisés, la température est régulée au point de chauffage et dans les systèmes individuels - automatiquement (à l'aide de thermostats) ou manuellement (avec des robinets).

Types de systèmes d'eau

Selon le type de raccordement des appareils de chauffage, les systèmes sont divisés en :

• monotube,
• à deux tuyaux,
• bifilaire (deux fours).

Selon le mode de câblage, on les distingue :

• haut;
• inférieur;
• verticale;
• système de chauffage horizontal.

Dans les systèmes monotubes, les appareils de chauffage sont connectés en série. Pour compenser la perte de chaleur qui se produit lorsque l'eau passe séquentiellement d'un radiateur à un autre, des appareils de chauffage avec différentes surfaces de transfert de chaleur sont utilisés. Par exemple, des batteries en fonte comportant un grand nombre de sections peuvent être utilisées. Dans les systèmes à deux tuyaux, un schéma de connexion parallèle est utilisé, ce qui permet l'installation de radiateurs identiques.

Le mode hydraulique peut être constant ou variable. Dans les systèmes bifilaires, les appareils de chauffage sont connectés en série, comme dans les systèmes monotubes, mais les conditions de transfert de chaleur des radiateurs sont les mêmes que dans les systèmes bitubes. Des convecteurs, des radiateurs en acier ou en fonte sont utilisés comme appareils de chauffage.

Schéma de chauffage de l'eau à deux tuyaux d'une maison de campagne

Avantages et inconvénients

Le chauffage de l'eau est répandu en raison de la disponibilité du liquide de refroidissement. Un autre avantage est la possibilité d'installer un système de chauffage de vos propres mains, ce qui est important pour nos compatriotes habitués à ne compter que sur leurs propres forces. Cependant, si le budget ne permet pas d'économiser, mieux vaut confier la conception et l'installation du chauffage à des spécialistes.

Cela vous évitera de nombreux problèmes à l'avenir - fuites, percées, etc. Inconvénients - gel du système lorsqu'il est éteint, temps long pour réchauffer les locaux. Des exigences particulières sont imposées au liquide de refroidissement. L'eau des systèmes doit être exempte d'impuretés étrangères et contenir un minimum de sels.

Pour chauffer le liquide de refroidissement, tout type de chaudière peut être utilisé : à combustible solide, liquide, à gaz ou électrique. Le plus souvent, des chaudières à gaz sont utilisées, ce qui nécessite un raccordement à la conduite principale. Si cela n'est pas possible, des chaudières à combustible solide sont généralement installées. Ils sont plus économiques que les modèles fonctionnant à l’électricité ou au combustible liquide.

Note! Les experts recommandent de sélectionner une chaudière basée sur une puissance de 1 kW par 10 mètres carrés. Ces chiffres sont indicatifs. Si la hauteur sous plafond est supérieure à 3 m, si la maison a de grandes fenêtres, s'il y a des consommateurs supplémentaires ou si les pièces ne sont pas bien isolées, toutes ces nuances doivent être prises en compte dans les calculs.

Système de chauffage pour maison fermée

Conformément au SNiP 2.04.05-91 « Chauffage, ventilation et climatisation », l'utilisation de systèmes à vapeur est interdite dans les bâtiments résidentiels et publics. La raison en est le manque de sécurité de ce type de chauffage des locaux. Les appareils de chauffage atteignent des températures proches de 100°C, ce qui peut provoquer des brûlures.

L'installation est complexe, nécessite des compétences et des connaissances particulières ; pendant le fonctionnement, des difficultés surviennent lors de la régulation du transfert de chaleur ; lors du remplissage du système avec de la vapeur, du bruit est possible. Aujourd'hui, le chauffage à vapeur est utilisé dans une mesure limitée : dans les locaux industriels et non résidentiels, dans les passages piétons et les points de chauffage. Ses avantages sont un coût relativement faible, une faible inertie, des éléments chauffants compacts, un transfert de chaleur élevé et aucune perte de chaleur. Tout cela a conduit à la popularité du chauffage à vapeur jusqu'au milieu du XXe siècle, avant d'être remplacé par le chauffage à eau. Cependant, dans les entreprises où la vapeur est utilisée pour les besoins de production, elle est encore largement utilisée pour chauffer les locaux.

Chaudière à vapeur

Chauffage électrique

C’est le type de chauffage le plus fiable et le plus simple à utiliser. Si la superficie de la maison ne dépasse pas 100 m2, l’électricité est une bonne option, mais chauffer une plus grande surface n’est pas économiquement viable.

Le chauffage électrique peut être utilisé comme chauffage d'appoint en cas d'arrêt ou de réparation du système principal. C'est également une bonne solution pour les maisons de campagne dans lesquelles les propriétaires ne vivent que périodiquement. Des radiateurs soufflants électriques, des radiateurs infrarouges et au mazout sont utilisés comme sources de chaleur supplémentaires.

Les convecteurs, les foyers électriques, les chaudières électriques et les câbles électriques pour plancher chauffant sont utilisés comme appareils de chauffage. Chaque type a ses propres limites. Ainsi, les convecteurs chauffent les pièces de manière inégale. Les cheminées électriques conviennent mieux comme élément décoratif, et le fonctionnement des chaudières électriques nécessite une consommation d'énergie importante. Les sols chauds sont installés en tenant compte au préalable du plan de disposition du mobilier, car son déplacement pourrait endommager le câble d'alimentation.

Schéma de chauffage traditionnel et électrique des bâtiments

Des systèmes de chauffage innovants

Il convient de mentionner séparément les systèmes de chauffage innovants, qui deviennent de plus en plus populaires. Les plus courants :

• sols infrarouges;
• pompes à chaleur;
• capteurs solaires.

Sols infrarouges

Ces systèmes de chauffage sont apparus récemment sur le marché, mais sont déjà devenus très populaires en raison de leur efficacité et de leur rentabilité supérieure à celle du chauffage électrique conventionnel. Les planchers chauffants sont alimentés électriquement et se posent en chape ou en colle à carrelage. Les éléments chauffants (carbone, graphite) émettent des ondes du spectre infrarouge qui traversent le revêtement de sol, chauffent le corps et les objets des personnes et, à leur tour, l'air est chauffé.

Des tapis et films en carbone autorégulants peuvent être installés sous les pieds des meubles sans crainte de dommages. Les sols « intelligents » régulent la température grâce à une propriété particulière des éléments chauffants : en cas de surchauffe, la distance entre les particules augmente, la résistance augmente et la température diminue. La consommation d'énergie est relativement faible. Lorsque les sols infrarouges sont allumés, la consommation électrique est d'environ 116 watts par mètre linéaire, après échauffement, elle diminue à 87 watts. Le contrôle de la température est assuré par des thermostats, ce qui réduit les coûts énergétiques de 15 à 30 %.

Les tapis en carbone infrarouge sont pratiques, fiables, économiques et faciles à installer

Pompes à chaleur

Ce sont des dispositifs permettant de transférer l'énergie thermique d'une source vers un liquide de refroidissement. L'idée d'un système de pompe à chaleur en elle-même n'est pas nouvelle : elle a été proposée par Lord Kelvin en 1852.

Comment ça marche : Une pompe à chaleur géothermique prélève la chaleur de l’environnement et la transfère au système de chauffage. Les systèmes peuvent également fonctionner pour refroidir les bâtiments.

Principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur

Il existe des pompes à cycle ouvert et fermé. Dans le premier cas, les installations prélèvent l'eau d'un cours d'eau souterrain, la transfèrent vers le système de chauffage, éliminent l'énergie thermique et la renvoient au point de collecte. Dans le second cas, un liquide de refroidissement est pompé à travers des tuyaux spéciaux dans le réservoir, qui transfère/absorbe la chaleur de l'eau. La pompe peut utiliser l'énergie thermique de l'eau, de la terre et de l'air.

L’avantage de ces systèmes est qu’ils peuvent être installés dans des maisons non raccordées au gaz. Les pompes à chaleur sont complexes et coûteuses à installer, mais elles permettent d'économiser sur les coûts énergétiques pendant le fonctionnement.

La pompe à chaleur est conçue pour utiliser la chaleur ambiante dans les systèmes de chauffage

Collecteurs solaires

Les installations solaires sont des systèmes permettant de collecter l'énergie thermique du Soleil et de la transférer vers un liquide de refroidissement.

De l'eau, de l'huile ou de l'antigel peuvent être utilisés comme liquide de refroidissement. La conception comprend des radiateurs électriques supplémentaires qui s'allument si l'efficacité de l'installation solaire diminue. Il existe deux principaux types de collecteurs : plats et sous vide. Les plats ont un absorbeur avec un revêtement transparent et une isolation thermique. Dans les systèmes sous vide, ce revêtement est multicouche ; un vide est créé dans des collecteurs hermétiquement fermés. Cela vous permet de chauffer le liquide de refroidissement jusqu'à 250-300 degrés, alors que les installations plates ne peuvent le chauffer que jusqu'à 200 degrés. Les avantages des installations incluent la facilité d'installation, le faible poids et un rendement potentiellement élevé.

Il y a cependant un « mais » : l’efficacité du capteur solaire dépend trop de la différence de température.

Capteur solaire dans le système d'alimentation en eau chaude et de chauffage de la maison La comparaison des systèmes de chauffage montre qu'il n'existe pas de méthode de chauffage idéale

Nos compatriotes préfèrent encore le plus souvent le chauffage de l'eau. Habituellement, des doutes surgissent uniquement quant à la source de chaleur spécifique à choisir, à la meilleure façon de connecter la chaudière au système de chauffage, etc. Et pourtant, il n’existe pas de recettes toutes faites qui conviennent à absolument tout le monde. Il est nécessaire de peser soigneusement le pour et le contre et de prendre en compte les caractéristiques du bâtiment pour lequel le système est sélectionné. En cas de doute, vous devriez consulter un spécialiste.

Vidéo : types de systèmes de chauffage

> Documentation Les systèmes d'approvisionnement en chaleur modernes (HSS) sont des systèmes techniques assez complexes comportant un nombre important d'éléments dont la fonction fonctionnelle varie. caractéristique. Les travaux ont sélectionné les principaux indicateurs des systèmes d'approvisionnement en chaleur et en gaz, ce qui a permis de justifier les schémas d'approvisionnement en chaleur optimaux pour le microdistrict. Une analyse des principaux facteurs influençant le fonctionnement du système d'alimentation en chaleur est présentée. Des recommandations sont données pour choisir le système d'alimentation en chaleur optimal. La Russie a hérité de l’URSS un niveau élevé d’approvisionnement en chaleur centralisé. Dans le même temps, la production combinée de chaleur et d’électricité a été assurée. Les produits de combustion ont été efficacement nettoyés et dispersés. Mais en même temps, les systèmes d'approvisionnement en chaleur centralisés existants présentent des inconvénients importants. Il s'agit notamment de la surchauffe des bâtiments pendant la période de transition, des pertes de chaleur importantes des canalisations et de la déconnexion des consommateurs lors des travaux de maintenance. L'état des systèmes d'approvisionnement en chaleur en Russie est critique. Le nombre d'accidents dans les réseaux de chaleur a quintuplé par rapport à 1991 (2 accidents pour 1 km de réseaux de chaleur). Sur les 136 000 km de réseaux de chaleur, 29 000 km sont en mauvais état. Les pertes de chaleur lors du transport du liquide de refroidissement atteignent 65 %. Autrement dit, une tonne de carburant standard sur cinq est utilisée pour chauffer l’atmosphère et le sol. La réduction des financements et la mauvaise qualité du relais aggravent la situation. Il existe une contradiction qui réside dans le fait que les fabricants incluent les pertes de chaleur excédentaires dans leurs tarifs et exigent un paiement pour la chaleur produite plutôt que pour la chaleur consommée. De plus, les consommateurs doivent payer en fonction de la superficie de la pièce chauffée, c'est-à-dire quelles que soient la quantité et la qualité du liquide de refroidissement. Actuellement, l’approvisionnement en chaleur décentralisé suscite un très grand intérêt. Cela est dû à l'apparition sur le marché d'une grande variété de petites chaudières automatisées de production étrangère et nationale, fonctionnant en mode automatique et au fait que le gaz est utilisé comme combustible dans de tels systèmes. Dans de telles conditions, elles deviennent compétitives par rapport aux sources centralisées que sont les centrales thermiques et les grandes chaufferies. En Russie, plusieurs dizaines d'immeubles à plusieurs étages avec chauffage appartement par appartement jusqu'à cinq étages sont en service. Le nombre d'étages est limité par les codes du bâtiment en vigueur. À titre expérimental, le Comité national de la construction et la Direction principale de promotion du ministère de l'Intérieur de la Fédération de Russie ont autorisé la construction d'immeubles de 9 à 14 étages avec chauffage d'appartement dans les régions de Smolensk, Moscou, Tioumen et Saratov. Lors du fonctionnement de chaudières murales avec foyer fermé, l'alimentation en air doit être assurée non seulement pour la combustion, mais également pour le triple échange d'air dans la cuisine, où, en règle générale, elles sont installées. Le désenfumage lors de l'approvisionnement en chaleur appartement par appartement est associé à la construction de conduits de fumées externes et internes en métal résistant à la corrosion avec une isolation thermique qui empêche la condensation lors du fonctionnement périodique des générateurs de chaleur pendant la période de transition de la saison de chauffage. Dans les immeubles de grande hauteur, des problèmes de tirage surviennent aux étages inférieurs (tirage le plus élevé) et aux étages supérieurs (tirage faible). Lors de l'utilisation d'un apport de chaleur décentralisé, les sous-sols et les escaliers ne sont pas chauffés, ce qui entraîne le gel des fondations et une diminution de la durée de vie du bâtiment dans son ensemble. Les résidents des appartements situés dans la partie centrale peuvent se chauffer aux frais des propriétaires des appartements environnants. Un certain type de « parasite énergétique » est créé. Les paramètres environnementaux des chaudières murales sont normaux et le taux d'émission de NOx varie de 30 à 40 mg/(kWh). Dans le même temps, les chaudières murales émettent des produits de combustion dispersés dans une zone résidentielle à une hauteur de cheminée relativement faible, ce qui a un impact significatif sur la situation environnementale, en polluant l'air dans une zone résidentielle. En relation avec les inconvénients et avantages mentionnés ci-dessus des systèmes d'approvisionnement en chaleur centralisés et autonomes, la question se pose immédiatement : où et dans quels cas l'approvisionnement en chaleur autonome est-il le plus approprié, et dans lesquels est-il centralisé ? Après avoir collecté toutes les informations nécessaires, quatre options de systèmes d'approvisionnement en chaleur ont été comparées en utilisant l'exemple du microdistrict de Kurkino à Moscou. Parallèlement, des cuisinières électriques sont installées dans tous les appartements. Option I - approvisionnement en chaleur centralisé à partir des chaufferies. Option II - approvisionnement en chaleur centralisé par AIT (sources de chaleur autonomes). Option III - approvisionnement en chaleur décentralisé à partir des chaufferies sur les toits. Option IV - approvisionnement en chaleur appartement par appartement. Dans la première option, un système d'alimentation en chaleur centralisé a été développé, où la source de chaleur est une chaufferie, à partir de laquelle un réseau de chauffage à deux tuyaux est fourni jusqu'au point de chauffage central, et après le point de chauffage central, un réseau de chauffage à quatre tuyaux a été développé. installation de chauffage et d'approvisionnement en eau chaude. Dans ce cas, le gaz est fourni à la chaufferie. Dans la quatrième option, une source de chaleur locale est installée dans l'appartement, qui assure l'approvisionnement en liquide de refroidissement des systèmes de chauffage et d'alimentation en eau chaude. Ce schéma propose un système d'alimentation en gaz à 2 étages. 1ère étape – gazoduc moyenne pression, posé à l'intérieur du bloc (un point de contrôle d'armoire est installé dans chaque maison). 2ème étape – gazoducs intra-maison basse pression (le gaz est fourni uniquement à une source de chaleur locale). Les deuxième et troisième options sont intermédiaires entre la première et la quatrième. Dans le deuxième cas, l'AIT (Source de Chaleur Autonome) est utilisée comme source de chaleur, à partir de laquelle une installation à deux tuyaux est fournie de l'AIT à l'IHP (Point de Chauffage Individuel), et de l'IHP il y a un quatre- installation de canalisations pour le chauffage et l'approvisionnement en eau chaude. Dans ce cas, le gaz est fourni aux AHS (sources de chaleur autonomes) via des gazoducs à moyenne pression. Dans le troisième cas, des chaufferies sur toit de puissance relativement faible (de 300 à 1000 kW) sont utilisées comme source de chaleur, situées directement sur le toit du bâtiment et satisfont les besoins de chaleur pour le chauffage, la ventilation et l'eau chaude. fournir. Le gazoduc menant à la chaufferie est alimenté à travers le mur extérieur du bâtiment à des endroits faciles à entretenir et excluant tout risque de dommages. Les options pour les systèmes d'alimentation en chaleur sont présentées sur la Fig. 1. Les décisions techniques concernant l'approvisionnement en chaleur basées sur plusieurs options doivent être prises sur la base de calculs techniques et économiques, dont l'option optimale est trouvée en comparant les solutions possibles. L'option d'approvisionnement en chaleur la plus coûteuse est la première - l'approvisionnement en chaleur centralisé depuis la chaufferie. Avec un tel système, l'essentiel des coûts incombe aux réseaux de chaleur, compte tenu des points de chauffage centraux, ce qui représente 63,8 % du coût total du système dans son ensemble. Sur ce montant, la pose des réseaux de chaleur représente à elle seule 84,5 %. Le coût de la source de chaleur elle-même est de 34,7 % ; la part des réseaux de gaz, en tenant compte de la fracturation hydraulique et des stations de distribution de gaz, représente 1,6 % du montant total du système. La quatrième option (avec fourniture de chaleur appartement par appartement) n'est que 4,2 % moins chère que la première (Fig. 2). Cela signifie qu'ils peuvent être acceptés comme interchangeables. Si dans la première option la majorité des coûts sont constitués par les réseaux de chauffage, alors avec l'approvisionnement en chaleur appartement par appartement - la source de chaleur, c'est-à-dire les chaudières murales - 62,14 % du coût total du système en tant que entier. De plus, avec l'approvisionnement en chaleur appartement par appartement, les coûts de pose des réseaux de gaz augmentent. Il convient de prêter attention à deux autres options. Il s'agit de chaufferies sur toit et d'unités de chauffage automatiques. D'un point de vue économique, l'option la plus rentable est la deuxième option, c'est-à-dire l'approvisionnement en chaleur centralisé à partir d'AIT (sources de chaleur autonomes). Dans cette option, l'essentiel des coûts incombe aux réseaux de chaleur, en tenant compte de l'ITP, qui représente 67,3 % du coût total de l'ensemble du système. Sur ce montant, les réseaux de chaleur eux-mêmes représentent 20,3 %, les 79,7 % restants - pour l'ITP. Le coût de la source de chaleur est de 26 % ; la part des réseaux de gaz, en tenant compte de la fracturation hydraulique et des stations de distribution de gaz, représente 6,7 % du montant total du système. Les coûts de pose des canalisations du système d'alimentation en chaleur dépendent de la longueur des réseaux de chaleur. Par conséquent, rapprocher une source de chaleur au gaz du consommateur en installant des générateurs de chaleur attachés, intégrés, sur le toit et individuels réduira considérablement les coûts du système. De plus, les statistiques montrent que la plupart des pannes du système d'alimentation en chaleur centralisé se produisent dans les réseaux de chaleur, ce qui signifie que la réduction de la longueur des réseaux de chaleur entraînera une augmentation de la fiabilité du système d'alimentation en chaleur dans son ensemble. Étant donné que l'approvisionnement en chaleur en Russie revêt une grande importance sociale, accroître sa fiabilité, sa qualité et son efficacité est la tâche la plus importante. Toute perturbation de l’approvisionnement en énergie thermique de la population et des autres consommateurs a un impact négatif sur l’économie du pays et accroît les tensions sociales. Dans la situation tendue actuelle, il est nécessaire d’introduire des technologies économes en ressources. De plus, pour augmenter la fiabilité des caloducs posés, il est nécessaire d'utiliser des tuyaux sans conduit pré-isolés avec une isolation en mousse de polyuréthane dans une gaine en polyéthylène (« pipe in pipe »). L'essence de la réforme du logement et des services communaux ne devrait pas être une augmentation des tarifs, mais la régulation des droits et obligations du consommateur et du producteur de chaleur. Il est nécessaire de s'entendre sur les questions réglementaires et d'élaborer un cadre de régulation technologique. Toutes les conditions d’une attractivité économique pour les investissements doivent être créées. Riz. 1. Schémas schématiques des systèmes d'alimentation en chaleur Fig. 2. Barème des coûts réduits Littérature 1. Économie de l'approvisionnement et de la ventilation en chaleur et en gaz : Manuel. pour les universités / L. D. Boguslavsky, A. A. Simonova, M. F. Mitin. – 3e éd., révisée. et supplémentaire – M. : Stroyizdat, 1988. - 351 p. 2. Ionin A. A. et al. Alimentation en chaleur. – M. : Stroyizdat, 1982. - p. 336. Actes de la Conférence scientifique et technique internationale « Fondements théoriques de l'approvisionnement et de la ventilation en chaleur et en gaz », 23 – 25 novembre 2005, MGSU L'article aborde les questions d'optimisation des paramètres de fonctionnement d'un système d'alimentation en chaleur à l'aide de méthodes exergiques. Ces méthodes incluent la méthode de thermoéconomie, qui combine les composants thermodynamiques et économiques de l'analyse des systèmes. Les modèles obtenus grâce à l'application de cette méthode permettent d'obtenir des paramètres optimaux pour le fonctionnement du système d'alimentation en chaleur en fonction des influences extérieures. Les systèmes d'approvisionnement en chaleur modernes (HSS) sont des systèmes techniques assez complexes comportant un nombre important d'éléments dont la fonction fonctionnelle varie. Leur caractéristique est le caractère commun du processus technologique de production de vapeur ou d'eau chaude dans une chaufferie en utilisant l'énergie libérée par la combustion de combustibles fossiles. Cela permet dans divers modèles économiques et mathématiques de ne prendre en compte que le résultat final du fonctionnement du système de chauffage - la fourniture de chaleur Qpot au consommateur dans des indicateurs thermiques ou de coûts, et de considérer les coûts de production et de transport de chaleur comme le principal facteurs déterminant la valeur de Qpot : consommation de carburant, d'électricité et autres matériaux, salaires, amortissement et réparation des équipements, etc. Une revue des méthodes d'analyse thermodynamique permet de conclure qu'il convient d'optimiser les paramètres de fonctionnement du STS à l'aide de méthodes exergétiques . Ces méthodes incluent la méthode de thermoéconomie, qui combine avec succès les composants thermodynamiques et économiques de l'analyse STS. L'idée principale de la méthode thermoéconomique est d'utiliser, pour évaluer les changements survenant dans le système énergétique, une caractéristique thermodynamique généralisée qui assure l'effet bénéfique final. Considérant que l'énergie peut être transférée dans le HTS à la fois sous forme de chaleur et sous forme de travail mécanique, l'exergie a été choisie comme caractéristique thermodynamique généralisée. Par exergie thermique, il faut comprendre le travail qui peut être obtenu dans un cycle direct réversible lorsqu'une certaine quantité de chaleur Qh est transférée d'une source de chaleur de température Th vers l'environnement de température Toc : où hT est le rendement thermique d'un cycle direct réversible. Lors de l'utilisation de la méthode thermoéconomique, les changements survenant dans le flux d'exergie principal sont analysés, ce qui garantit un effet final utile (dans le cas de l'analyse STS, l'exergie de l'air intérieur). Dans le même temps, les pertes exergiques résultant du transport et de la conversion de l'énergie dans les éléments individuels du STS sont prises en compte, ainsi que les coûts économiques associés au fonctionnement des éléments correspondants du STS, dont la présence est déterminé par le schéma choisi. L'analyse des modifications subies uniquement par le flux exergétique principal, qui fournit un effet final utile, permet de présenter le modèle thermoéconomique du STS sous la forme d'un certain nombre de zones distinctes connectées en série. Chaque zone est un groupe d'éléments relativement indépendants au sein du système. Une telle représentation linéarisée du schéma technologique du STS simplifie considérablement tous les calculs ultérieurs en excluant de la prise en compte les connexions technologiques individuelles. Ainsi, la méthode de thermoéconomie, incluant le modèle thermoéconomique du STS, permet d'optimiser les paramètres de fonctionnement du STS. Sur la base de la méthode thermoéconomique, un modèle thermoéconomique de STS est en cours de développement, dont le diagramme schématique est présenté à la Fig. 1, où un système de chauffage de l'eau à circulation artificielle d'eau est raccordé au réseau de chauffage selon un circuit indépendant. Riz. 1. Diagramme schématique du STS Sur la Fig. La figure 1 indique les éléments STS pris en compte lors de l'élaboration du modèle : 11 - pompe (compresseur) avec moteur électrique pour l'alimentation en combustible du groupe chaudière ; 12 – échangeur de chaleur (chaudière); 13 – pompe de réseau avec moteur électrique pour assurer la circulation de l'eau dans le réseau de chaleur ; 14 - caloduc d'alimentation ; 15 - caloduc de retour ; 211 – échangeur de chaleur eau-eau du point de chauffage local ; 221 – pompe de circulation du système de chauffage local avec moteur électrique ; 212 – chauffe-eau brute ; 222 – pompe à eau de source avec moteur électrique ; 232 – pompe de charge avec moteur électrique ; 31 - appareils de chauffage. Lors de la construction d'un modèle thermoéconomique du STS, la fonction de coût énergétique est utilisée comme fonction objective. Les coûts énergétiques, directement liés aux caractéristiques thermodynamiques du système, déterminent, en tenant compte de l'exergie, le coût de tous les flux de matière et d'énergie entrant dans le système considéré. De plus, pour simplifier les expressions résultantes, les hypothèses suivantes sont faites : · la variation des pertes de charge dans les caloducs pendant le transport du liquide de refroidissement n'est pas prise en compte. Les pertes de charge dans les canalisations et les échangeurs de chaleur sont considérées comme constantes et indépendantes du mode de fonctionnement ; · les pertes exergiques se produisant dans les caloducs auxiliaires (tuyaux de la chaufferie) et les caloducs du système de chauffage (tuyaux internes) du fait de l'échange thermique entre le fluide caloporteur et l'environnement sont considérées comme constantes, indépendamment du mode de fonctionnement du chauffage système; · les pertes exergiques provoquées par les fuites d'eau du réseau sont considérées comme constantes, indépendantes du mode de fonctionnement du STS ; · l'échange thermique du fluide de travail avec l'environnement qui se produit dans la chaudière, les réservoirs à usages divers (décarboniseurs, réservoirs de stockage) et les échangeurs de chaleur à travers leur surface extérieure lavée par l'air n'est pas pris en compte ; · le chauffage du fluide caloporteur en lui transférant la chaleur supplémentaire des fumées, ainsi que le chauffage de l'air entrant dans le four avec la chaleur des gaz d'échappement, ne sont pas optimisés dans le cas considéré. On pense que la majeure partie de la chaleur des fumées est utilisée pour chauffer l'eau d'alimentation ou de réseau dans l'économiseur. La partie restante de la chaleur des fumées est rejetée dans l'atmosphère, tandis que la température des fumées d'échappement Tyg en régime permanent de la chaudière est prise égale à 140 °C ; · Le chauffage de l'eau pompée dans les pompes n'est pas pris en compte. Compte tenu des points de départ énoncés et des hypothèses formulées, le modèle thermoéconomique du STS, dont le schéma de principe est présenté sur la Fig. 1, peut être représenté sous la forme de trois zones connectées en série montrées sur la Fig. 2 et limité par la gouverne. La zone 1 combine une pompe (compresseur) avec un moteur électrique pour l'alimentation en combustible du groupe chaudière 11, un échangeur de chaleur (chaudière) 12, une pompe réseau avec un moteur électrique pour l'alimentation en liquide de refroidissement des consommateurs 13, l'alimentation 14 et le retour 15 caloducs . La zone 2(1) comprend un échangeur de chaleur eau-eau du point de chauffage local 211 et une pompe de circulation avec un moteur électrique 221, et la zone 2(2) comprend un chauffe-eau brute 212, une pompe à eau brute avec un moteur électrique. moteur 222 et une pompe d'appoint avec un moteur électrique 232. Les zones 2(1) et 2(2) représentent une connexion parallèle d'éléments individuels du modèle thermoéconomique d'un STS polyvalent, fournissant un apport de chaleur à des objets avec des températures différentes . La zone 3 comprend les appareils de chauffage 31. L'exergie est fournie à partir d'une source externe via la surface de contrôle vers différentes zones du modèle thermoéconomique du STS : e11 - pour entraîner le moteur électrique de la pompe à carburant (compresseur) ; e13 - pour entraîner le moteur électrique de la pompe du réseau ; e22(1) - pour entraîner le moteur électrique de la pompe de circulation ; e22(2) - pour entraîner le moteur électrique de la pompe à eau brute ; e23(2) - pour entraîner le moteur électrique de la pompe de charge. Le prix de l'exergie fournie par une source externe, c'est-à-dire l'énergie électrique, est connu et égal à Tsel. L'égalité de l'énergie électrique et de l'exergie s'explique par le fait que l'énergie électrique peut être totalement convertible en tout autre type d'énergie. Le carburant est fourni à partir d'une source externe, dont la consommation est de VT et le prix est de Ct. Les procédés thermiques occupant la place principale dans le fonctionnement du STS, les variables à optimiser sont celles qui permettent d'élaborer un modèle thermoéconomique du STS et fournissent une détermination relativement simple des conditions de température des procédés se déroulant dans le STS. Lors de la résolution du problème d'optimisation statique du STS, compte tenu des hypothèses formulées et des notations acceptées, le montant des coûts énergétiques, y compris les coûts de l'énergie électrique et du carburant, est déterminé par la dépendance : où t est la durée de fonctionnement de le STS. La consommation d'énergie électrique pour entraîner les moteurs des pompes et la consommation de carburant dépendent du mode de fonctionnement du système de chauffage, et donc de la pression thermique dans les échangeurs de chaleur, de la température des gaz d'échappement et de la plage d'évolution de la température du liquide de refroidissement. Par conséquent, le côté droit de l’expression (2) est fonction des variables optimisées sélectionnées. Par conséquent, le montant des coûts énergétiques est fonction de plusieurs variables dont la valeur extrême est déterminée à la condition que les dérivées partielles de la fonction coût énergétique par rapport aux variables optimisées soient égales à zéro. Cette approche est valable si toutes les variables optimisées sont considérées comme indépendantes et que le problème se réduit à déterminer l'extremum inconditionnel. En réalité, ces variables sont liées les unes aux autres. Obtenir des expressions analytiques décrivant la relation entre toutes les variables d'optimisation semble être une tâche assez difficile. Parallèlement, l'utilisation de la méthode thermoéconomique lors de la recherche permet de simplifier cette tâche. Comme le montre la fig. Sur la figure 2, le modèle thermoéconomique du STS se présente sous la forme d'une série de zones connectées en série, ce qui permet d'exprimer l'exergie fournie à chacune des zones sous forme de dépendances fonctionnelles sur le flux d'exergie sortant de la zone sous considération et les variables optimisées affectant cette zone. Compte tenu de ce qui précède, la quantité d'exergie fournie aux divers éléments du STS à partir d'une source externe ej (voir Fig. 2), et la consommation volumétrique de carburant vt, peuvent être généralement présentées comme suit : Les équations incluses dans le système (4 ) font référence à différentes zones du modèle thermoéconomique dont la connexion est réalisée par le flux exergétique principal. Le flux d'exergie reliant les zones individuelles est présenté sous la forme d'une dépendance fonctionnelle du flux d'exergie sortant de la zone et des variables optimisées affectant la zone considérée : Dans les expressions (4) et (5), ej signifie la quantité d'exergie, et Ej est une fonction décrivant son changement. La présence de connexions entre les variables optimisées nous oblige à considérer l'optimisation des coûts énergétiques comme un problème d'optimisation d'une fonction de plusieurs variables en présence de contraintes telles que les égalités (équations de connexion), c'est-à-dire comme un problème de recherche d'un extremum conditionnel . Les problèmes liés à la recherche d'un extremum conditionnel peuvent être résolus à l'aide de la méthode de Lagrange des multiplicateurs indéterminés. L'application de la méthode des multiplicateurs de Lagrange indéfinis réduit le problème de la recherche de l'extremum conditionnel de la fonction de coût énergétique d'origine (1) au problème de la recherche de l'extremum inconditionnel d'une nouvelle fonction - le Lagrangien. Compte tenu des systèmes d'équations (4) et (5) ci-dessus, l'expression lagrangienne du problème considéré d'optimisation des paramètres de fonctionnement du STS s'écrit comme suit : En comparant l'expression des coûts énergétiques (2) et du lagrangien (6), compte tenu des dépendances (4) et (5 ) on peut être convaincu de leur identité complète. Pour trouver les conditions extremum, les dérivées partielles de la fonction de Lagrange (6) doivent être prises par rapport à toutes les variables (à la fois optimisées et supplémentaires introduites par les équations de couplage) et fixées égales à zéro. Les dérivées partielles par rapport aux flux exergétiques reliant les zones individuelles du modèle thermoéconomique ej permettent de calculer les valeurs des multiplicateurs de Lagrange lj. Ainsi, la dérivée partielle par rapport à e2(1) a la forme suivante : Le système d'équations (8) établit un lien entre la dissipation d'énergie et les coûts énergétiques dans chaque zone du modèle thermoéconomique pour certaines valeurs d'indicateurs économiques Tsel, Tst , l2(1), l2(2), l3. Les valeurs l2(1), l2(2), l3 dans le cas général expriment le taux de variation des coûts énergétiques lorsque la quantité d'exergie change ou, en d'autres termes, le prix d'une unité d'exergie sortant de chaque zone de le modèle thermoéconomique. Le système de résolution (8) prenant en compte les équations (7) permet de déterminer les conditions nécessaires pour trouver le minimum du Lagrangien (6). Pour résoudre des systèmes d'équations (7) et (8), les expressions (4) et (5), écrites sous forme générale, doivent être présentées sous la forme de relations analytiques détaillées, qui sont des composants d'une description mathématique des processus se produisant dans éléments individuels du STS. Littérature Brodyansky V. M., Fratscher V., Michalek K. Méthode exergétique et ses applications. Sous. éd. V. M. Brodyansky - M. : Energoatomizdat, 1988. - 288 p.

- 202,50 Ko

Ministère de l'Éducation et des Sciences

Établissement d'enseignement public d'enseignement professionnel supérieur « Université d'État fraternelle »

Faculté d'énergie et d'automatisation

Département de génie thermique industriel

Résumé sur la discipline

"Chauffage et ventilation"

Systèmes de chauffage modernes

Perspectives de développement

Effectué :

Groupe ST TGV-08

SUR LE. Snegireva

Superviseur:

Professeur, Ph.D., Département de PTE

S.A. Semenov

Bratsk2010

Introduction

1. Types de systèmes de chauffage central et principes de leur fonctionnement

2. Comparaison des systèmes d'alimentation en chaleur modernes d'une pompe thermohydrodynamique de type TC1 et d'une pompe à chaleur classique

3. Systèmes d'approvisionnement en chaleur autonomes

4. Systèmes modernes de chauffage et d'approvisionnement en eau chaude en Russie

4.2 Chauffage au gaz

4.3 Chauffage de l'air

4.4 Chauffage électrique

4.5 Pipelines

4.6 Équipement de la chaudière

5. Perspectives de développement de l'approvisionnement en chaleur en Russie

Conclusion

Introduction

Vivant sous des latitudes tempérées, où la majeure partie de l'année est froide, il est nécessaire d'assurer l'approvisionnement en chaleur des bâtiments : immeubles d'habitation, bureaux et autres locaux. L'approvisionnement en chaleur assure une vie confortable s'il s'agit d'un appartement ou d'une maison, un travail productif s'il s'agit d'un bureau ou d'un entrepôt.

Voyons d’abord ce que l’on entend par le terme « apport de chaleur ». L'approvisionnement en chaleur est l'approvisionnement en eau chaude ou en vapeur des systèmes de chauffage d'un bâtiment. Les sources habituelles d'approvisionnement en chaleur sont les centrales thermiques et les chaufferies. Il existe deux types d'approvisionnement en chaleur des bâtiments : centralisé et local. Avec l'approvisionnement centralisé, des zones individuelles (industrielles ou résidentielles) sont approvisionnées. Pour le fonctionnement efficace d'un réseau de chauffage centralisé, il est construit en le divisant en niveaux, le travail de chaque élément consiste à effectuer une tâche. A chaque niveau, la tâche de l'élément diminue. L'approvisionnement local en chaleur est la fourniture de chaleur à une ou plusieurs maisons. Les réseaux de chaleur centralisés présentent de nombreux avantages : réduction de la consommation de combustible et réduction des coûts, utilisation de combustibles de moindre qualité, amélioration de l'état sanitaire des zones d'habitation. Le système centralisé d'approvisionnement en chaleur comprend une source d'énergie thermique (CHP), un réseau de chaleur et des unités consommatrices de chaleur. Les centrales de cogénération se combinent pour produire de la chaleur et de l'énergie. Les sources d'approvisionnement local en chaleur sont les poêles, les chaudières et les chauffe-eau.

Les systèmes d'alimentation en chaleur diffèrent par différentes températures et pressions d'eau. Cela dépend des exigences du client et des considérations économiques. À mesure que la distance sur laquelle la chaleur doit être « transférée » augmente, les coûts économiques augmentent. Actuellement, les distances de transfert de chaleur se mesurent en dizaines de kilomètres. Les systèmes d'alimentation en chaleur sont divisés en fonction du volume des charges thermiques. Les systèmes de chauffage sont classés comme saisonniers et les systèmes d'alimentation en eau chaude sont classés comme permanents.

1. Types de systèmes de chauffage central et principes de leur fonctionnement

Le chauffage urbain comprend trois étapes interconnectées et séquentielles : la préparation, le transport et l'utilisation du liquide de refroidissement. Conformément à ces étapes, chaque système se compose de trois maillons principaux : une source de chaleur (par exemple, une centrale de cogénération ou une chaufferie), des réseaux de chaleur (caloducs) et des consommateurs de chaleur.

Dans les systèmes de fourniture de chaleur décentralisés, chaque consommateur dispose de sa propre source de chaleur.

Les liquides de refroidissement des systèmes de chauffage central peuvent être de l’eau, de la vapeur et de l’air ; les systèmes correspondants sont appelés systèmes de chauffage à eau, à vapeur ou à air. Chacun d'eux a ses propres avantages et inconvénients. chauffage central

Les avantages d'un système de chauffage à vapeur sont son coût et sa consommation de métal nettement inférieurs à ceux d'autres systèmes : lorsque 1 kg de vapeur se condense, environ 535 kcal sont libérés, soit 15 à 20 fois plus que la quantité de chaleur dégagée lorsque 1 kg de l'eau refroidit dans les appareils de chauffage et, par conséquent, les conduites de vapeur ont un diamètre nettement plus petit que les conduites d'un système de chauffage à eau. Dans les systèmes de chauffage à vapeur, la surface des appareils de chauffage est plus petite. Dans les pièces où séjournent périodiquement des personnes (bâtiments industriels et publics), un système de chauffage à vapeur permettra de produire du chauffage par intermittence et sans risque de gel du liquide de refroidissement avec rupture ultérieure des canalisations.

Les inconvénients du système de chauffage à vapeur sont ses faibles qualités hygiéniques : la poussière présente dans l'air brûle sur les appareils de chauffage chauffés à 100°C ou plus ; il est impossible de réguler le transfert de chaleur de ces appareils et pendant la majeure partie de la période de chauffage, le système doit fonctionner par intermittence ; la présence de ces derniers entraîne des fluctuations importantes de la température de l'air dans les pièces chauffées. Par conséquent, les systèmes de chauffage à vapeur ne sont installés que dans les bâtiments où les gens séjournent périodiquement - dans les bains publics, les blanchisseries, les pavillons de douche, les gares et les clubs.

Les systèmes de chauffage à air consomment peu de métal et peuvent simultanément ventiler la pièce tout en la chauffant. Cependant, le coût d’un système de chauffage à air pour les bâtiments résidentiels est plus élevé que celui des autres systèmes.

Les systèmes de chauffage à eau sont plus chers et plus gourmands en métaux que le chauffage à vapeur, mais ils possèdent des qualités sanitaires et hygiéniques élevées, qui garantissent leur utilisation généralisée. Ils sont installés dans tous les immeubles résidentiels de plus de deux étages, dans les bâtiments publics et dans la plupart des bâtiments industriels. La régulation centralisée du transfert de chaleur des appareils de ce système est obtenue en modifiant la température de l'eau qui y pénètre.

Les systèmes de chauffage de l'eau se distinguent par la méthode de déplacement de l'eau et les solutions de conception.

Sur la base de la méthode de déplacement de l'eau, on distingue les systèmes à stimulation naturelle et mécanique (pompage). Systèmes de chauffage de l'eau à impulsion naturelle. Le schéma de principe d'un tel système se compose d'une chaudière (générateur de chaleur), d'une canalisation d'alimentation, d'appareils de chauffage, d'une canalisation de retour et d'un vase d'expansion. L'eau chauffée dans la chaudière pénètre dans les appareils de chauffage, leur transfère une partie de sa chaleur à compenser les déperditions thermiques à travers les enceintes extérieures du bâtiment chauffé, puis retourne à la chaudière puis la circulation de l'eau est répétée. Son mouvement se produit sous l'influence d'une impulsion naturelle qui apparaît dans le système lors du chauffage de l'eau dans la chaudière.

La pression de circulation créée pendant le fonctionnement du système est consacrée à surmonter la résistance au mouvement de l'eau à travers les tuyaux (du frottement de l'eau contre les parois des tuyaux) et à la résistance locale (dans les coudes, les robinets, les vannes, les appareils de chauffage , chaudières, tees, croix, etc.) .

Plus la vitesse de déplacement de l'eau dans les canalisations est élevée, plus ces résistances sont importantes (si la vitesse double, alors la résistance quadruple, c'est-à-dire dans une relation quadratique). Dans les systèmes à impulsion naturelle dans les bâtiments de petit nombre d'étages, la valeur de la pression effective est faible et, par conséquent, des vitesses élevées de mouvement de l'eau dans les tuyaux ne peuvent pas y être autorisées ; par conséquent, les diamètres des tuyaux doivent être grands. Le système n’est peut-être pas économiquement viable. Par conséquent, l'utilisation de systèmes de circulation naturelle n'est autorisée que pour les petits bâtiments. La portée de ces systèmes ne doit pas dépasser 30 m et la valeur de k doit être d'au moins 3 m.

À mesure que l'eau du système se réchauffe, son volume augmente. Pour accueillir ce volume d'eau supplémentaire dans les systèmes de chauffage, un vase d'expansion 3 est prévu ; dans les systèmes avec câblage aérien et impulsion naturelle, il sert simultanément à en éliminer l'air libéré par l'eau lorsqu'elle est chauffée dans des chaudières.

Systèmes de chauffage de l'eau à pompe. Le système de chauffage est toujours rempli d'eau et la tâche des pompes est de créer la pression nécessaire uniquement pour vaincre la résistance au mouvement de l'eau. Dans de tels systèmes, les entraînements naturels et par pompage fonctionnent simultanément ; pression totale pour les systèmes à deux tuyaux avec distribution aérienne, kgf/m2 (Pa)

Pour des raisons économiques, il est généralement pris à raison de 5 à 10 kgf/m2 pour 1 m (49 à 98 Pa/m).

Les avantages des systèmes à stimulation de pompage sont la réduction des coûts des canalisations (leur diamètre est plus petit que dans les systèmes à stimulation naturelle) et la possibilité de fournir de la chaleur à plusieurs bâtiments à partir d'une seule chaufferie.

Les appareils du système décrit, situés à différents étages du bâtiment, fonctionnent dans des conditions différentes. La pression p2, qui assure la circulation de l'eau à travers l'appareil au deuxième étage, est environ deux fois plus élevée que la pression p1 pour l'appareil au rez-de-chaussée. Dans le même temps, la résistance totale de l'anneau de canalisation traversant la chaudière et l'appareil du deuxième étage est approximativement égale à la résistance de l'anneau traversant la chaudière et l'appareil du premier étage. Par conséquent, le premier anneau fonctionnera avec une surpression, plus d'eau entrera dans l'appareil au deuxième étage que ce qui est nécessaire selon le calcul, et la quantité d'eau traversant l'appareil au premier étage diminuera en conséquence.

En conséquence, une surchauffe se produira dans la pièce chauffée par cet appareil au deuxième étage et une sous-chauffe dans la pièce au premier étage. Pour éliminer ce phénomène, des méthodes spéciales de calcul des systèmes de chauffage sont utilisées, ainsi que des robinets à double réglage installés sur l'alimentation en chaleur des appareils. Si vous fermez ces robinets au niveau des appareils du deuxième étage, vous pourrez éteindre complètement la surpression et ainsi réguler le débit d'eau pour tous les appareils situés sur une même colonne montante. Cependant, une répartition inégale de l'eau dans le système est également possible dans les colonnes montantes individuelles. Ceci s'explique par le fait que la longueur des anneaux et, par conséquent, leur résistance totale dans un tel système n'est pas la même pour toutes les colonnes montantes : l'anneau traversant la colonne montante (le plus proche de la colonne montante principale) a la moindre résistance ; L'anneau le plus long traversant la colonne montante a la plus grande résistance.

L'eau peut être distribuée sur des colonnes montantes individuelles en ajustant de manière appropriée les robinets à bouchon (passage) installés sur chaque colonne montante. Pour faire circuler l'eau, deux pompes sont installées - une en état de marche, la seconde - de rechange. À proximité des pompes, une conduite de dérivation fermée avec une vanne est généralement réalisée. En cas de panne de courant et d'arrêt de la pompe, la vanne s'ouvre et le système de chauffage fonctionne en circulation naturelle.

Dans un système entraîné par pompe, le vase d'expansion est connecté au système avant les pompes et l'air accumulé ne peut donc pas être évacué à travers lui. Pour éliminer l'air des systèmes précédemment installés, les extrémités des colonnes montantes d'alimentation ont été prolongées par des tuyaux d'air sur lesquels des vannes ont été installées (pour fermer la colonne montante en cas de réparation). La conduite d'air au point de raccordement au collecteur d'air est réalisée sous la forme d'une boucle qui empêche la circulation de l'eau à travers la conduite d'air. Actuellement, à la place de cette solution, on utilise des vannes d'air, vissées dans les bouchons supérieurs des radiateurs installés au dernier étage du bâtiment.

Les systèmes de chauffage avec câblage inférieur sont plus pratiques à utiliser que les systèmes avec câblage supérieur. Une grande quantité de chaleur n'est pas perdue par la conduite d'alimentation et les fuites d'eau peuvent être détectées et éliminées en temps opportun. Plus le dispositif de chauffage est placé haut dans les systèmes avec un câblage inférieur, plus la pression disponible dans l'anneau est élevée. Plus l'anneau est long, plus sa résistance totale est grande ; par conséquent, dans un système avec câblage inférieur, les surpressions des appareils aux étages supérieurs sont bien moindres que dans les systèmes avec câblage supérieur et, par conséquent, leur réglage est plus simple. Dans les systèmes avec câblage inférieur, l'ampleur de l'impulsion naturelle est réduite du fait qu'en raison du refroidissement dans les colonnes montantes d'alimentation, un mouvement de freinage de haut en bas se produit, de sorte que la pression totale agissant dans de tels systèmes est

Actuellement, les systèmes monotubes se sont répandus dans lesquels les radiateurs sont reliés par les deux connexions à une seule colonne montante ; De tels systèmes sont plus faciles à installer et assurent un chauffage plus uniforme de tous les appareils de chauffage. Le plus courant est un système monotube avec câblage inférieur et colonnes montantes verticales.

La colonne montante d'un tel système est constituée d'une partie de levage et d'abaissement. Les vannes à trois voies peuvent faire passer une quantité calculée ou une partie de l'eau dans les appareils ; dans ce dernier cas, la quantité restante passe, en contournant l'appareil, à travers les sections de fermeture. La liaison entre les parties montantes et descendantes de la contremarche est réalisée par un tuyau de raccordement posé sous les fenêtres de l'étage supérieur. Des vannes d'air sont installées dans les bouchons supérieurs des appareils situés à l'étage supérieur, à travers lesquels le mécanicien élimine l'air du système lors du démarrage du système ou lorsqu'il est abondamment rempli d'eau. Dans les systèmes monotubes, l'eau s'écoule dans tous les appareils en séquence et doivent donc être soigneusement ajustés. Si nécessaire, le réglage du transfert de chaleur des appareils individuels est effectué à l'aide de vannes à trois voies et le débit d'eau à travers les colonnes montantes individuelles est effectué à l'aide de vannes de passage (à boisseau) ou en y installant des rondelles d'étranglement. Si une quantité d'eau trop importante s'écoule dans la colonne montante, les premiers appareils de chauffage dans la colonne montante le long du débit d'eau dégageront plus de chaleur que ce qui est nécessaire selon le calcul.

Brève description

Vivant sous des latitudes tempérées, où la majeure partie de l'année est froide, il est nécessaire d'assurer l'approvisionnement en chaleur des bâtiments : immeubles d'habitation, bureaux et autres locaux. L'approvisionnement en chaleur assure une vie confortable s'il s'agit d'un appartement ou d'une maison, un travail productif s'il s'agit d'un bureau ou d'un entrepôt.
Voyons d’abord ce que l’on entend par le terme « apport de chaleur ». L'approvisionnement en chaleur est l'approvisionnement en eau chaude ou en vapeur des systèmes de chauffage d'un bâtiment. Les sources habituelles d'approvisionnement en chaleur sont les centrales thermiques et les chaufferies. Il existe deux types d'approvisionnement en chaleur des bâtiments : centralisé et local.

Contenu

Introduction
1. Types de systèmes de chauffage central et principes de leur fonctionnement
2. Comparaison des systèmes d'alimentation en chaleur modernes d'une pompe thermohydrodynamique de type TC1 et d'une pompe à chaleur classique
3. Systèmes d'approvisionnement en chaleur autonomes
4. Systèmes modernes de chauffage et d'approvisionnement en eau chaude en Russie
4.1 Systèmes de chauffage de l'eau
4.2 Chauffage au gaz
4.3 Chauffage de l'air
4.4 Chauffage électrique
4.5 Pipelines
4.6 Équipement de la chaudière
5. Perspectives de développement de l'approvisionnement en chaleur en Russie
Conclusion
Liste de la littérature utilisée

Système de chauffage

Des questions

1. Le concept de système d'alimentation en chaleur et sa classification.

2. Systèmes de chauffage centralisés et leurs éléments.

3. Schémas du réseau de chaleur.

4. Pose de réseaux de chaleur.

1. Équipements d'ingénierie complexes des établissements ruraux./A.B. Keatov, P.B. Maizels, I.Yu. Rubchak. – M. : Stroyizdat, 1982. – 264 p.

2. Kocheva M.A. Équipements d'ingénierie et aménagement des agglomérations : Manuel. – N. Novgorod : Nijni Novgorod. État architecte-construit Univ.-T., 2003.–121 p.

3. Ingénierie des réseaux et équipements des territoires, bâtiments et chantiers / I.A. Nikolaevskaya, L.P. Gorlopanova, N.Yu. Morozova; Sous. édité par I.A. Nikolaïevskaïa. – M : Éd. Centre « Académie », 2004. – 224 p.

Le concept d'un système d'alimentation en chaleur et sa classification

Système de chauffage- un ensemble de dispositifs techniques, d'unités et de sous-systèmes qui assurent : 1) la préparation du liquide de refroidissement, 2) son transport, 3) la distribution en fonction de la demande de chaleur aux consommateurs individuels.

Les systèmes modernes d'approvisionnement en chaleur doivent satisfaire aux exigences de base suivantes :

1. Résistance et étanchéité fiables des pipelines et installés
raccords sur eux aux pressions et températures de liquide de refroidissement attendues dans les conditions de fonctionnement.

2. Résistance thermique et électrique élevée et résistance dans les conditions de fonctionnement, ainsi que faible perméabilité à l'air et absorption d'eau de la structure isolante.

3. Possibilité de fabriquer en usine tout l'essentiel"
éléments de caloduc, agrandis dans les limites déterminées par le type et
ossature des véhicules de manutention. Assembler des caloducs sur l’autoroute !
éléments prêts à l'emploi.

4. Possibilité de mécanisation de tous les processus de construction et d'installation à forte intensité de main d'œuvre.

5. Maintenabilité, c'est-à-dire la capacité de détecter rapidement les causes
apparition de pannes ou de dommages et élimination des problèmes et de leurs conséquences en effectuant les réparations dans un délai imparti.

En fonction de la puissance des systèmes et du nombre de consommateurs qui en reçoivent de l'énergie thermique, les systèmes d'alimentation en chaleur sont divisés en centralisés et décentralisés.

L'énergie thermique sous forme d'eau chaude ou de vapeur est transportée de la source de chaleur (centrale de production combinée de chaleur et d'électricité (CHP) ou grande chaufferie) jusqu'aux consommateurs via des canalisations spéciales - les réseaux de chaleur.

Les systèmes d'approvisionnement en chaleur se composent de trois éléments principaux : Générateur, dans lequel l'énergie thermique est générée ; des caloducs,à travers lequel la chaleur est fournie aux appareils de chauffage ; appareils de chauffage, servant à transférer la chaleur du liquide de refroidissement vers l'air d'une pièce chauffée ou l'air dans les systèmes de ventilation, ou l'eau du robinet dans les systèmes d'alimentation en eau chaude.

Dans les petites agglomérations, deux systèmes d'approvisionnement en chaleur sont principalement utilisés : local et centralisé. Les systèmes centraux ne sont pas typiques des bâtiments ne dépassant pas trois étages.

Systèmes locaux- dans lequel les trois éléments principaux sont situés dans une pièce ou dans des pièces adjacentes. La gamme de tels systèmes est limitée à quelques petites pièces.

Systèmes centralisés caractérisé par le fait que le générateur de chaleur est retiré des bâtiments chauffés ou des consommateurs d'eau chaude dans un bâtiment spécial. Une telle source de chaleur peut être une chaufferie pour un groupe de bâtiments, une chaufferie de village ou une centrale de cogénération (CHP).

Les systèmes de chauffage locaux comprennent : un poêle à combustible solide, une cuisinière et un radiateur à gaz, des systèmes d'eau au sol ou dans les appartements et électriques.

Chauffage au poêle à combustible solide. Les poêles sont installés dans les zones peuplées à faible densité thermique. Pour des raisons sanitaires, hygiéniques et de sécurité incendie, leur installation est autorisée uniquement dans les bâtiments à un ou deux étages.

Les conceptions de poêles d'intérieur sont très diverses. Ils peuvent avoir différentes formes en plan, avec différentes finitions de la surface extérieure et avec différents modèles de circulation de fumée situés à l'intérieur du four à travers lesquels les gaz se déplacent. Selon la direction du mouvement du gaz à l'intérieur des fours, on distingue les fours multitours avec conduits et sans conduits. Premièrement, le mouvement des gaz à l'intérieur du four s'effectue à travers des canaux connectés en série ou en parallèle ; deuxièmement, le mouvement des gaz s'effectue librement à l'intérieur de la cavité du four.

de petits bâtiments ou dans de petits bâtiments auxiliaires sur des sites industriels éloignés des principaux bâtiments de production. Des exemples de tels systèmes sont les fours, le chauffage au gaz ou électrique. Dans ces cas, la réception de chaleur et son transfert vers l'air intérieur sont combinés dans un seul appareil et situés dans des pièces chauffées.

Système central l'approvisionnement en chaleur est un système permettant de fournir de la chaleur à un bâtiment de n'importe quel volume, à partir d'une seule source de chaleur. En règle générale, ces systèmes sont appelés systèmes de chauffage pour bâtiments qui reçoivent la chaleur d'une chaudière installée au sous-sol du bâtiment ou de chaufferies séparées. Cette chaudière peut fournir de la chaleur aux systèmes de ventilation et d'eau chaude de ce bâtiment.

Centralisé Les systèmes d'approvisionnement en chaleur sont appelés lorsque la chaleur est fournie à de nombreux bâtiments à partir d'une seule source de chaleur (cogénération ou chaufferies urbaines). En fonction du type de source de chaleur, les systèmes de chauffage centralisés sont divisés en chauffage urbain et chauffage urbain. Avec le chauffage urbain, la source de chaleur est une chaufferie urbaine, et avec le chauffage urbain, une centrale de production combinée de chaleur et d'électricité (CHP).

Le liquide de refroidissement est préparé dans la chaufferie urbaine (ou la centrale de chauffage). Le liquide de refroidissement préparé est fourni par des canalisations aux systèmes de chauffage et de ventilation des bâtiments industriels, publics et résidentiels. Dans les appareils de chauffage situés à l'intérieur des bâtiments, le liquide de refroidissement libère une partie de la chaleur accumulée et est transporté par des canalisations spéciales jusqu'à la source de chaleur. Le chauffage urbain diffère du chauffage urbain non seulement par le type de source de chaleur, mais aussi par la nature même de la production d'énergie thermique.

Le chauffage urbain peut être caractérisé comme un approvisionnement centralisé en chaleur basé sur la production combinée de chaleur et d’électricité. Hormis la source de chaleur, tous les autres éléments du chauffage urbain et des systèmes de chauffage urbain sont les mêmes.

En fonction du type de liquide de refroidissement, les systèmes d'alimentation en chaleur sont divisés en deux groupes : les systèmes d'alimentation en chaleur à eau et à vapeur.

Liquide de refroidissement est un milieu qui transfère la chaleur d'une source de chaleur aux appareils consommateurs de chaleur dans les systèmes de chauffage, de ventilation et d'alimentation en eau chaude. Dans les systèmes d'approvisionnement en chaleur utilisés dans notre pays pour les villes et les zones résidentielles, l'eau est utilisée comme liquide de refroidissement. Sur les sites industriels et dans les zones industrielles, l'eau et la vapeur sont utilisées pour les systèmes d'alimentation en chaleur. La vapeur est principalement utilisée pour les besoins en énergie et en processus.

Récemment, les entreprises industrielles ont commencé à utiliser un seul liquide de refroidissement - de l'eau chauffée à différentes températures, qui est également utilisée dans les processus technologiques. L'utilisation d'un seul liquide de refroidissement simplifie le schéma d'approvisionnement en chaleur, entraîne une réduction des coûts d'investissement et contribue à un fonctionnement de haute qualité et bon marché.

Les liquides de refroidissement utilisés dans les systèmes de chauffage urbain sont soumis à des exigences sanitaires, hygiéniques, techniques, économiques et opérationnelles. L'exigence sanitaire et hygiénique la plus importante est qu'aucun liquide de refroidissement ne doit aggraver les conditions microclimatiques dans les espaces clos pour les personnes qui s'y trouvent et dans les bâtiments industriels pour les équipements. Le liquide de refroidissement ne doit pas avoir une température élevée, car cela peut entraîner des températures élevées sur les surfaces des appareils de chauffage, provoquer la décomposition de poussières d'origine organique et avoir un effet désagréable sur le corps humain. La température maximale à la surface des appareils de chauffage ne doit pas dépasser 95-105 °C dans les bâtiments résidentiels et publics ; dans les bâtiments industriels, une température allant jusqu'à 150 °C est autorisée.

Les exigences techniques et économiques pour le liquide de refroidissement se résument à garantir que lors de l'utilisation d'un liquide de refroidissement particulier, le coût des réseaux de chaleur à travers lesquels le liquide de refroidissement est transporté est minime, ainsi que la masse des appareils de chauffage est faible et la consommation de carburant la plus faible le chauffage des locaux est assuré.

Les exigences opérationnelles sont que le liquide de refroidissement possède des qualités permettant une régulation centrale (à partir d'un seul endroit, par exemple une chaufferie) de la puissance thermique des systèmes de consommation de chaleur. La nécessité de modifier la consommation de chaleur dans les systèmes de chauffage et de ventilation est provoquée par les températures variables de l'air extérieur. L'indicateur de fonctionnement du liquide de refroidissement est également considéré comme la durée de vie des systèmes de chauffage et de ventilation lors de l'utilisation d'un liquide de refroidissement particulier.

Si nous comparons l'eau et la vapeur sur la base des principaux indicateurs répertoriés, nous pouvons noter les avantages suivants.

Avantages de l'eau : température de l'eau et des surfaces des appareils de chauffage relativement basses ; la capacité de transporter l’eau sur de longues distances sans réduire significativement son potentiel thermique ; la possibilité d'une régulation centrale de la puissance thermique des systèmes de consommation de chaleur ; facilité de raccordement des systèmes de chauffage de l'eau, de ventilation et d'alimentation en eau chaude aux réseaux de chauffage ; conservation des condensats de vapeur de chauffage dans les centrales thermiques ou dans les chaufferies urbaines ; longue durée de vie des systèmes de chauffage et de ventilation.

Avantages de la vapeur : la possibilité d'utiliser la vapeur non seulement pour les consommateurs de chaleur, mais aussi pour les besoins électriques et technologiques ; chauffage et refroidissement rapides des systèmes de chauffage à vapeur, ce qui est précieux pour les pièces chauffées périodiquement ; la vapeur à basse pression (généralement utilisée dans les systèmes de chauffage des bâtiments) a une faible masse volumétrique (environ 1 650 fois inférieure à la masse volumétrique de l'eau) ; cette circonstance dans les systèmes de chauffage à vapeur permet d'ignorer la pression hydrostatique et d'utiliser la vapeur comme liquide de refroidissement dans les bâtiments à plusieurs étages ; les systèmes d'approvisionnement en chaleur à vapeur, pour les mêmes raisons, peuvent être utilisés dans les terrains les plus défavorables de la zone d'approvisionnement en chaleur ; coût initial inférieur des systèmes à vapeur en raison de la plus petite surface des appareils de chauffage et des plus petits diamètres de canalisations ; facilité de réglage initial grâce à l'autodistribution de la vapeur; aucune consommation d'énergie pour le transport à vapeur.

Les inconvénients de la vapeur, en plus des avantages énumérés de l'eau, comprennent en outre : une perte de chaleur accrue par les conduites de vapeur en raison de la température plus élevée de la vapeur ; La durée de vie des systèmes de chauffage à vapeur est nettement inférieure à celle des systèmes de chauffage à eau en raison d'une corrosion plus intense de la surface interne des conduites de condensats.

Malgré certains avantages de la vapeur comme liquide de refroidissement, elle est utilisée beaucoup moins fréquemment que l'eau pour les systèmes de chauffage, et encore uniquement pour les pièces où les personnes ne sont pas occupées pendant une longue période. Selon les codes et réglementations du bâtiment, le chauffage à la vapeur peut être utilisé dans les locaux commerciaux, les bains publics, les blanchisseries, les cinémas et les bâtiments industriels. Les systèmes à vapeur ne sont pas utilisés dans les bâtiments résidentiels.

Dans les systèmes de chauffage et de ventilation de l'air des bâtiments où il n'y a pas de contact direct de la vapeur avec l'air intérieur, son utilisation comme liquide de refroidissement primaire (chauffage de l'air) est autorisée. La vapeur peut également être utilisée pour chauffer l’eau du robinet dans les systèmes d’eau chaude.

Comment améliorer les performances d'un système de chauffage et rendre son entretien plus confortable pour le propriétaire d'une maison privée. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire de connaître les nouvelles tendances et évolutions dans le domaine de l'approvisionnement en chaleur. Tous les systèmes de chauffage modernes pour une maison privée doivent non seulement être pratiques, mais également présenter des caractéristiques de performance optimales.

Exigences pour le chauffage domestique moderne

Le but de tout apport de chauffage est de maintenir un niveau de température confortable dans la pièce. Cependant, en plus de cela, le chauffage moderne d'une maison privée doit répondre à un certain nombre d'exigences supplémentaires.

Tout d'abord, il s'agit d'une sécurité maximale pour les personnes vivant dans la maison. Ceux. aucun élément chauffant ni son fonctionnement ne doivent causer de dommages aux humains. Cela s'applique particulièrement aux matériaux polymères de fabrication relativement nouveaux. De plus, lors du choix d’un système, vous devez prendre en compte les facteurs suivants :

• Opportunité économique. Il est important que la quantité d’énergie thermique reçue soit similaire à celle consommée. Le chauffage moderne d'une maison privée devrait avoir une efficacité proche de 100 % ;
• Ressources de maintenance minimales. Les systèmes de chauffage traditionnels présentent plusieurs inconvénients importants - une grande quantité de suie (chaudières et poêles à combustible solide), la nécessité d'un nettoyage annuel des tuyaux, une surveillance constante du volume de combustible et du mode de fonctionnement. Les types modernes de chauffage d'une maison privée éliminent presque complètement l'influence de ces facteurs sur le travail ;
• Autonomie maximale.

Que faut-il faire pour remplir au mieux ces conditions ? Pour ce faire, il est recommandé d'étudier les offres sur le marché des appareils et circuits de chauffage, en choisissant le montage optimal pour une maison particulière.

Dans la plupart des cas, il est plus rentable, sur le plan économique, de moderniser un système existant que d’en construire un entièrement nouveau.

Moyens d'améliorer les performances de chauffage

Les chaudières de chauffage modernes ou les canalisations fabriquées à partir de nouveaux matériaux ne sont pas toujours les seuls facteurs d'amélioration des paramètres du système. Premièrement, les experts recommandent de procéder à une analyse complète des facteurs externes et internes affectant les caractéristiques de l'approvisionnement en chaleur.

Le plus important d’entre eux est la réduction des déperditions thermiques dans le bâtiment. Ils influencent directement la puissance optimale que devrait avoir un chauffage moderne sans électricité ou traditionnel. Cependant, les normes de ventilation doivent être prises en compte - l'échange d'air dans chaque pièce doit être conforme aux normes. Les méthodes modernes de chauffage d'une maison privée ne doivent pas nuire au confort de vie.

Les méthodes d'optimisation du fonctionnement d'un système de chauffage peuvent être divisées en plusieurs types - installation de chaudières à haut rendement, installation de tuyaux à transfert de chaleur réduit et utilisation de batteries avec un bon coefficient de transfert de chaleur.

Modernisation du système de chauffage

Pour améliorer les paramètres actuels du système, vous pouvez modifier un certain nombre de ses composants. Une telle amélioration ne sera réalisée qu'après avoir calculé les caractéristiques actuelles et identifié les points « faibles » du circuit de chauffage.

Le moyen le plus simple est d'installer un ballon de chauffage indirect (accumulateur de chaleur). Un chauffage électrique moderne associé à un compteur multitarif permettra de réduire les dépenses énergétiques. Il est important de calculer correctement le volume du réservoir.

Vous pouvez également apporter des modifications plus globales au schéma :

• Installation de tuyauterie collectrice. Pertinent pour les maisons de grande superficie ;
• Remplacement des tuyaux en acier par des tuyaux en polymère de plus petit diamètre. Cela permettra de réduire le volume total de liquide de refroidissement, ce qui entraînera des économies sur son chauffage ;
• Installation de dispositifs de contrôle– programmateurs, thermostats, etc. Ces appareils de chauffage modernes sont conçus pour surveiller les paramètres actuels du système et modifier son mode de fonctionnement en fonction des réglages.

L'installation d'une nouvelle chaudière de chauffage améliorera également considérablement les performances. Les modèles à gaz modernes consomment beaucoup moins d'énergie et disposent de dispositifs de contrôle et de groupes de sécurité intégrés. Souvent, les méthodes modernes de chauffage d'une maison de campagne impliquent l'installation de chaudières à pyrolyse à combustion longue fonctionnant avec des pellets ou des briquettes combustibles.

Il est nécessaire de vérifier au préalable si les nouveaux éléments chauffants peuvent être installés avec les anciens. Par exemple, dans les installations de chauffage ouvertes, les tuyaux en polypropylène de petit diamètre sont impossibles. Ils ne pourront assurer une circulation naturelle sans installer une pompe.

Chauffage alternatif à la maison

Le chauffage moderne d'une maison privée devrait inclure de nouvelles méthodes de production d'énergie thermique. Contrairement aux standards, ils ont une faible consommation d'énergie, mais se caractérisent par une faible quantité de chaleur générée.

Le rayonnement solaire ou le réchauffement du sol du liquide de refroidissement peuvent être utilisés comme source d'énergie thermique. Tout dépend des conditions climatiques, de la superficie du territoire et des capacités financières :

• . Il fonctionne sur le principe des différences de température entre les différentes couches de sol. Pour organiser le système, il faudra des dépenses importantes et un équipement spécial - une pompe à chaleur ;
• collecteur solaire. C'est l'un des types de chauffage moderne sans électricité. Dépend directement de l'intensité du rayonnement solaire dans une région particulière. En été, il peut être utilisé comme réserve d'eau chaude.

Ces systèmes sont souvent installés comme systèmes auxiliaires pour réduire les coûts de chauffage. Chacun d'eux nécessite un calcul détaillé pour déterminer la faisabilité de l'acquisition et de l'installation. Ainsi, une installation géothermique complexe pour une maison d'une superficie de 150 m² coûtera environ 700 000 roubles.

Chaudières

L’unité centrale de tout système de chauffage classique est la chaudière. Les paramètres d'apport de chaleur dépendent en grande partie de sa fonctionnalité. Ainsi, les chaudières électriques modernes pour chauffer une maison peuvent prendre peu de place tout en générant la quantité optimale d'énergie thermique.

Il existe des exigences assez strictes pour les équipements de chauffage de ce type. Son fonctionnement doit être le plus sûr possible, les caractéristiques techniques doivent être conformes aux normes en vigueur et les commandes doivent avoir une interface claire et intuitive.

Chaudières électriques

L'installation d'appareils de chauffage électriques est pertinente si la superficie de la pièce est relativement petite ou s'il n'y a pas d'alimentation principale en gaz. En pratique, pour organiser le chauffage électrique moderne, vous pouvez utiliser non seulement des chaudières de conception classique avec élément chauffant, mais également de nouveaux modèles ayant un principe de fonctionnement différent.

Le principe de fonctionnement d'une chaudière à électrodes est de créer le mouvement des électrodes dans un couple cathode-anode. Cela entraîne un réchauffement de l'eau et une augmentation de la pression. En conséquence, une circulation du liquide de refroidissement se produit. Les chaudières de chauffage modernes à électrodes, en plus de la zone de chauffage, disposent d'une unité de contrôle et offrent également la possibilité de se connecter à un programmateur.

Pour obtenir plus de chaleur, vous pouvez installer une chaudière à induction. Il fonctionne sur le principe de l'induction électromagnétique qui se produit entre le noyau et l'enroulement. Pour garantir la sécurité, la bobine et le noyau sont complètement isolés du contact avec l'eau.

Ces types modernes de chauffage électrique pour une maison privée présentent plusieurs caractéristiques. Le principal est la faible inertie : l'eau chauffe très rapidement. Cependant, en plus de cela, les caractéristiques de fonctionnement suivantes doivent être prises en compte :

• Frais de chauffage actuels. Le chauffage du liquide de refroidissement à l'aide d'appareils électriques est considéré comme le plus coûteux ;
• Achat et installation d'éléments supplémentaires - vase d'expansion, pompe de circulation, groupe de sécurité ;
• Les chaudières à électrodes ont des exigences particulières en matière de liquide de refroidissement. Il doit contenir une quantité relativement importante de sels pour soutenir la réaction d'électrolyse.

Malgré ces facteurs, le chauffage électrique est largement utilisé dans les bâtiments dépourvus de conduites de gaz. Un autre avantage est la possibilité d'organiser des circuits de chauffage à air séparés dans chaque pièce.

Lors de l'installation de chaudières électriques, l'installation d'un RCD est requise. Il est également recommandé d'installer une ligne de câblage électrique séparée.

Chaudières gaz à condensation

L'une des méthodes modernes de chauffage d'une maison privée est l'installation de chaudières à gaz à condensation. Extérieurement, ils ne diffèrent pratiquement pas des modèles traditionnels. La différence réside dans l'échangeur de chaleur interne supplémentaire.

L'essence de l'ajout innovant est l'utilisation de l'énergie thermique provenant des produits de combustion. Le réseau de cheminées internes, relativement complexe, réduit la température du monoxyde de carbone jusqu'au point de rosée sur un échangeur de chaleur supplémentaire. Il est raccordé au tuyau de retour du chauffage. En conséquence, l'eau qu'il contient se réchauffe sous l'action du condensat chaud.

Selon le fabricant, cet appareil de chauffage moderne peut avoir un rendement supérieur à 100 %. En pratique, il atteint 99 %, ce qui constitue un record pour chauffer des chats. Mais pour choisir le bon modèle, les facteurs suivants doivent être pris en compte :

• Les condensats qui en résultent ne doivent pas être rejetés dans les égouts. Il doit être conservé dans un contenant hermétique ;
• Pour chaque modèle de chaudière de ce type, il existe une température de fonctionnement recommandée à laquelle de la condensation se forme à la surface de l'échangeur de chaleur secondaire ;
• Coût élevé de l'équipement.

Étant donné que cette méthode moderne de chauffage d'une maison privée nécessite un fonctionnement à basse température, il est recommandé d'augmenter la surface des radiateurs et des radiateurs. Cela entraîne des coûts supplémentaires pour l'achat de composants du système.

Dans les chaudières à gaz à basse température, des cheminées en plastique peuvent être utilisées, car le degré d'échauffement du monoxyde de carbone sera faible - jusqu'à +60°C.

Chaudières à combustible solide à combustion longue

Les chaudières à combustion longue constituent une alternative au chauffage par poêle moderne pour une maison privée. Contrairement aux modèles traditionnels, le chauffage du liquide de refroidissement n'est pas dû à la combustion du carburant, mais à l'inflammation des gaz de bois ou de charbon.

Pour ce faire, ils limitent le flux d'air dans la chambre de combustion, ce qui entraîne une combustion lente du combustible solide. Les gaz libérés pénètrent dans la zone de postcombustion par des canaux où l'oxygène est pompé à l'aide d'un ventilateur ou d'une turbine. En conséquence, le mélange gazeux s’enflamme, libérant une grande quantité d’énergie thermique.

Les avantages de cette méthode moderne de chauffage d'une maison privée sont :

• Consommation de carburant économique ;
• Longue durée de travail sur une seule charge de bois ou de charbon ;
• Possibilité de régler le degré de chauffe du liquide de refroidissement en fonction de l'intensité du ventilateur.

L’un des inconvénients de ce chauffage moderne sans électricité est la basse température du monoxyde de carbone. Cela conduit à la formation de condensation sur le conduit de cheminée. Par conséquent, toutes les chaudières à combustion longue doivent être équipées d'un système de cheminée à isolation thermique.

Le coût de toutes les chaudières évoquées ci-dessus diffère selon le fabricant et la puissance spécifique.

Une caractéristique du fonctionnement des chaudières à combustion à long terme est la grande quantité de suie dans la chambre de combustion et sur l'échangeur de chaleur. Ils doivent donc être nettoyés plus souvent que les modèles classiques.

Chauffer une maison sans électricité

Mais que faire si l'installation de chaudières électriques modernes pour chauffer une maison n'est pas pratique et qu'il n'y a pas de conduite de gaz dans la maison ? Une alternative consiste à améliorer votre système de chauffage par poêle ou cheminée. Pour ce faire, il est nécessaire d'installer un système de conduits d'air reliés à l'échangeur de chaleur du four.

Le chauffage moderne par poêle ou cheminée d'une maison privée avec des conduits d'air supplémentaires utilise toute l'énergie de la combustion du combustible. Pour une bonne organisation, il est nécessaire de réfléchir au système de canalisations. Le plus souvent, ils sont situés au sommet, cachés par un plafond décoratif. Pour réguler la puissance du flux d'air chaud, des déflecteurs doivent être installés dans chaque pièce.

De plus, vous devez connaître les caractéristiques de configuration propres à ce mode moderne de chauffage d'un chalet :

• Pour une ventilation normale, un conduit d'admission d'air de la rue doit être installé. Pour empêcher la poussière de pénétrer dans le système, des filtres sont installés ;
• La circulation du flux peut être améliorée à l'aide de ventilateurs ou de turbines. Ils font également partie du chauffage électrique moderne de la maison, si vous installez en plus des éléments chauffants électriques ;
• Étanchéité obligatoire de l'échangeur thermique. En aucun cas le monoxyde de carbone ne doit pénétrer dans les conduits d’air.

Si nous analysons le coût de l'aménagement, les types de chauffage par poêle ou cheminée d'une maison privée seront d'un ordre de grandeur plus chers que les méthodes traditionnelles de chauffage de l'air. Cependant, le schéma le plus simple peut inclure uniquement des canaux d'air sans système de filtration ni circulation forcée des flux d'air chaud.

Si le système de chauffage ne dispose pas de canal pour le flux d'air de la rue, une ventilation doit être prévue dans la maison. Cela peut être forcé ou naturel.

Radiateurs et tuyaux de chauffage

Outre les chaudières de chauffage modernes, les tuyaux et les radiateurs ne sont pas des éléments moins importants. Ils sont nécessaires au transfert efficace de l’énergie thermique vers l’air de la pièce. Lors de la conception du système, il est nécessaire de résoudre deux problèmes : réduire les pertes de chaleur lors du transport du liquide de refroidissement à travers les tuyaux et améliorer le transfert de chaleur des batteries.

Tous les radiateurs de chauffage modernes doivent non seulement avoir de bonnes performances de transfert de chaleur, mais également une conception pratique pour la réparation et l'entretien. Il en va de même pour les pipelines. Leur installation ne devrait pas être difficile. Idéalement, l’installation peut être effectuée par le propriétaire lui-même sans utiliser d’équipement coûteux.

Radiateurs de chauffage modernes

Pour augmenter le transfert de chaleur, l’aluminium est de plus en plus utilisé comme matériau principal pour les batteries. Il a une bonne conductivité thermique et la technologie de moulage ou de soudage peut être utilisée pour obtenir la forme souhaitée.

Mais il faut garder à l’esprit que l’aluminium est très sensible à l’eau. Les radiateurs de chauffage modernes en fonte ne présentent pas cet inconvénient, bien qu'ils aient une intensité énergétique moindre. Pour résoudre ce problème, une nouvelle conception de batterie a été développée dans laquelle les canaux d'eau sont constitués de tuyaux en acier ou en cuivre.

Ces tuyaux de chauffage modernes ne sont pratiquement pas sujets à la corrosion, ayant des dimensions et une épaisseur de paroi minimales. Ce dernier est nécessaire au transfert thermique efficace de l’énergie de l’eau chaude vers l’aluminium. Les radiateurs de chauffage modernes présentent plusieurs avantages, qui sont les suivants :

• Longue durée de vie - jusqu'à 40 ans. Cependant, cela dépend des conditions de fonctionnement et du nettoyage opportun du système ;
• Possibilité de choisir une méthode de connexion – haut, bas ou côté ;
• Le forfait peut inclure un robinet Mayevsky et un thermostat.

Dans la plupart des cas, les modèles de radiateurs de chauffage modernes en fonte sont conçus pour être design. Ils ont des formes classiques, certains d'entre eux sont réalisés en version au sol avec des éléments de forgeage artistique.

L'efficacité d'un radiateur de chauffage dépend de la bonne méthode d'installation et de raccordement. Ceci doit être pris en compte lors de l'installation du système.

Tuyaux de chauffage modernes

Le choix des tuyaux de chauffage modernes dépend en grande partie du matériau dont ils sont constitués. Actuellement, les lignes polymères en polypropylène ou en polyéthylène réticulé sont le plus souvent utilisées. Ils ont une couche de renforcement supplémentaire en feuille d'aluminium ou en fibre de verre.

Ils présentent cependant un inconvénient majeur : un seuil de température relativement bas, pouvant atteindre +90°C. Cela entraîne une dilatation thermique importante et, par conséquent, des dommages au pipeline. Une alternative aux tuyaux en polymère peut être des produits fabriqués à partir d'autres matériaux :

• Cuivre. D'un point de vue fonctionnel, les tuyaux en cuivre répondent à toutes les exigences d'un système de chauffage. Ils sont faciles à installer et ne changent pratiquement pas de forme même à des températures de liquide de refroidissement extrêmement élevées. Même lorsque l’eau gèle, les parois des conduites en cuivre se dilatent sans dommage. Inconvénient : coût élevé ;
• Acier inoxydable. Il ne rouille pas, sa surface intérieure présente un coefficient de rugosité minimum. Les inconvénients incluent le coût et l’installation à forte intensité de main d’œuvre.

Comment choisir l’équipement optimal pour un chauffage moderne ? Pour ce faire, il est nécessaire d'utiliser une approche intégrée - effectuer le calcul correct du système et, en fonction des données obtenues, sélectionner une chaudière, des tuyaux et des radiateurs présentant les caractéristiques de performance appropriées.

La vidéo montre un exemple de chauffage domestique moderne utilisant un système de plancher chauffant :